JP2008298957A - 冷却風量検出装置及びそれを用いた投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却風の威力に左右されることなく冷却風を安定した状態で検出でき、ダストによる検出誤差の抑止効果が得られると共に、限られた使用風速範囲であらゆる冷却ファンに対応できる冷却風量検出装置及びそれを用いた投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】 通風口１６が設けられて冷却ファンが取り付けられる取付壁１７に、当該取付壁１７の両側を連通すると共に風量センサ１８が取り付けられる調節孔１７ａを形成し、この調節孔１７ａの大きさを調節して、風量センサ１８の検出値と冷却ファンの風量とを対応させた。
【選択図】 図６

Description

本願発明は、冷却風量検出装置及びそれを用いた液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置に係わり、特にその風量センサの取付構成に関するものである。

高輝度化が進んでいる液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置においては、発熱による光学部品の寿命低下を抑制するために、強い冷却風が得られる冷却ファンを用いなければならない現状がある。

一方、風量センサは、一般に、冷却ファンから吐出されて流入してきた冷却風（吐出風）の風速を電圧として検出し、検出した電圧に基づき、冷却ファン等を制御するために利用されている。風量センサの流入口は所定の大きさ（面積）であるので、風速が検出できれば、この風速と流入口の面積とから風量を検出することができるが、流入口は常に一定の大きさ（面積）で風速と風量は一対一に対応するので、上記のように冷却風の風速を電圧として検出すれば、検出した電圧に基づき制御対象を制御することができる。

上記検出時には、風量センサに流入する冷却風の状態が安定していることが重要であり、また、風量センサの使用範囲内に必ず風速を収める必要がある。

しかし、上記のように冷却ファンからの吐出風を検出対象とするので、検出結果が冷却風（吐出風）の威力に影響されると共に、冷却ファンからの冷却風に含まれるダストが風量センサ内に付着して検出誤差を発生させることや、限られた使用範囲内で風速が余り変動せずに安定しているものにしか適用できず、液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置に使用される冷却ファンのように使用環境に応じて可変制御するものでは、制御するのが難しいなどの問題があった。

なお、特許文献１には、風量検出手段の検出対象風として、送風機からの吐出風ではなく、送風機への吸気風を利用したものが開示されている。
特開平１１−２９４８２８号公報

上述したように、冷却ファンからの吐出風を検出対象とするものでは、検出結果が冷却風（吐出風）の威力に左右されると共に、冷却ファンからの冷却風に含まれるダストが風量センサ内に付着して検出誤差を発生させることや、限られた使用範囲を超えて風速が変動する冷却ファンには対応が困難になるなどの問題があった。

なお、特許文献１に開示されたものでも、送風機への吸気風そのものの風量（風速）を直接検出しようとしているので、ダストによる検出誤差の発生や、使用風速範囲の広い風量センサを用いなければならず、コスト高となる。

そこで、本願発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、冷却風の威力に左右されることなく冷却風を安定した状態で検出でき、ダストによる検出誤差の抑止効果が得られると共に、限られた使用風速範囲であらゆる冷却ファンに対応できる冷却風量検出装置及びそれを用いた投写型映像表示装置を提供することを目的とするものである。

上記のような目的を達成するために、本願発明の請求項１に係る冷却風量検出装置は、通風口が設けられて冷却ファンが取り付けられる取付壁に、当該取付壁の両側を連通すると共に風量センサが取り付けられる調節孔を形成し、この調節孔の大きさを調節して、前記風量センサの検出値と前記冷却ファンの風量とを対応させたことを特徴とするものである。

請求項２に係る冷却風量検出装置は、前記請求項１記載の冷却風量検出装置において、前記風量センサは、検出対象風が流入する流入口と流出する流出口を有して、前記取付壁の内側に前記流出口が前記調節孔に対応するように取り付けられることを特徴とするものである。

請求項３に係る冷却風量検出装置は、冷却ファンの吐出口に接続されるダクトに段差を形成すると共に、その段差壁に、当該段差壁の両側を連通すると共に風量センサが取り付けられる調節孔を形成し、この調節孔の大きさを調節して、前記風量センサの検出値と前記冷却ファンの風量とを対応させたことを特徴とするものである。

請求項４に係る冷却風量検出装置は、前記請求項３記載の冷却風量検出装置において、前記風量センサは、検出対象風が流入する流入口と流出する流出口を有して、前記段差壁の外側に前記流出口が前記調節孔に対応するように取り付けられることを特徴とするものである。

請求項５に係る冷却風量検出装置は、前記請求項１ないし請求項４記載の冷却風量検出装置において、前記調節孔の大きさは、前記冷却ファンの駆動電圧が使用電圧範囲の最小値に達するまでは前記風量センサの検出値が０になるように調節されることを特徴とするものである。

請求項６に係る投写型映像表示装置は、前記請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の冷却風量検出装置を冷却ファンに備えて、光源ランプから照射された光を映像信号に基づき変調し、変調された映像光を拡大投写することを特徴とするものである。

本願発明の請求項１記載の冷却風量検出装置によれば、通風口が設けられて冷却ファンが取り付けられる取付壁に、当該取付壁の両側を連通すると共に風量センサが取り付けられる調節孔を形成し、この調節孔の大きさを調節して、風量センサの検出値と冷却ファンの風量とを対応させるようにしたことにより、冷却ファンを駆動すると、その取付壁の吸気側が吐出側よりも負圧になって調節孔には吐出側から吸気側へと空気の流れが生じ、この空気流を風量センサで検出することで、冷却風の威力に左右されることなく冷却風を安定した状態で検出でき、ダストによる検出誤差の抑止効果が得られると共に、限られた使用風速範囲であらゆる冷却ファンに対応できる。

さらに、請求項２記載の冷却風量検出装置によれば、上記請求項１記載の冷却風量検出装置において、風量センサは、検出対象風が流入する流入口と流出する流出口を有して、冷却ファン取付壁の内側に流出口が調節孔に対応するように取り付けられるものであるから、より安定した状態で検出できる。

一方、請求項３記載の冷却風量検出装置によれば、冷却ファンの吐出口に接続されるダクトに段差を形成すると共に、その段差壁に、当該段差壁の両側を連通すると共に風量センサが取り付けられる調節孔を形成し、この調節孔の大きさを調節して、風量センサの検出値と冷却ファンの風量とを対応させるようにしたことにより、冷却ファンを駆動してダクトに冷却風が流れると、ダクトの段差壁の内側に乱流が生じて外側よりも負圧になって調節孔には外側から内側へと空気の流れが生じ、この空気流を風量センサで検出することで、前記と同様に、冷却風の威力に左右されることなく冷却風を安定した状態で検出でき、ダストによる検出誤差の抑止効果が得られると共に、限られた使用風速範囲であらゆる冷却ファンに対応できる。

さらに、請求項４記載の冷却風量検出装置によれば、上記請求項３記載の冷却風量検出装置において、風量センサは、検出対象風が流入する流入口と流出する流出口を有して、段差壁の外側に流出口が調節孔に対応するように取り付けられるものであるから、より安定した状態で検出できる。

また、請求項５記載の冷却風量検出装置によれば、上記請求項１ないし請求項４記載の冷却風量検出装置において、調節孔の大きさは、冷却ファンの駆動電圧が使用電圧範囲の最小値に達するまでは風量センサの検出値が０になるように調節されるので、風量センサの使用風速範囲をより有効に利用することができる。

そして、請求項６記載の投写型映像表示装置によれば、上記請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の冷却風量検出装置を冷却ファンに備えることにより、上述したような効果が得られる投写型映像表示装置が実現できる。前述したように、高輝度化が進んでいる液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置においては、発熱による光学部品の寿命低下を抑制するために、強い冷却風が得られる冷却ファンを用いなければならない現状があるので、上記のような冷却風量検出装置は、このような投写型映像表示装置に適用して特に有効である。

以下、本願発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図３は、本願発明に係る投写型映像表示装置の一実施形態である液晶プロジェクタの全体構成を示す斜視図である。

この液晶プロジェクタ１の外郭を成す本体ケース２は、上ケース２ａと下ケース２ｂから成り、上ケース２ａ等を取り外すと図３に示すように内部が現れる。

下ケース２ｂの前面中央部には投写レンズ３が露出している。この投写レンズ３側の上ケース２ａ上面中央部には、メンテナンス用の開口４が形成され、このメンテナンス用開口４には開閉可能な蓋体５が設けられている。

また、前方から見て右側面には冷却用の吸気口６が形成されている。この吸気口６は、スリット状の多数の通気孔が図２に示すように開閉可能な蓋体７に形成されて成り、この蓋体７を開いてフィルタユニット８が着脱可能になっている。

さらに、下ケース２ｂの背面側には、図２に示すように、左側にスリット状の多数の通気孔から成る排気口９が設けられていると共に、右側に音声や映像等の各種入出力ケーブルを接続するための入出力端子群を露出させたＡＶパネル１０が設けられている。

本体ケース２の内部には、図３に示すように、前方から見て右側奥部に光源ランプユニット１１が配置されていると共に、この光源ランプユニット１１から前記投写レンズ３に至る光学系１２が配置され、左側面側には電源ユニット１３が配置されている。

上記光源ランプユニット１１の近傍には、当該光源ランプユニット１１や上記電源ユニット１３及び図示しない液晶パネルや偏光板等の光学部品を冷却した温風を前記排気口９から外部に排出するための排気ファン１４が設けられている。

一方、上記フィルタユニット８の内側には、ブロアファン（シロッコファンと呼ばれる遠心ファン）から成る冷却ファン１５が配置されており、この冷却ファン１５からの冷却風がダクトを介して液晶パネルや偏光板等の光学部品に送風されて、これらが冷却されるようになっている。

この液晶プロジェクタ１は、上記光源ランプユニット１１から照射された光を光学系１２を介してＲＧＢ（赤色，緑色，青色）の３色に分離すると共に、各色毎の液晶パネルで映像信号に基づき変調し、変調された映像光を合成して、投写レンズ３を介してスクリーン上に拡大投写するものである。

図４は、本実施形態における上記フィルタユニット８と冷却ファン（ブロアファン）１５を内側から見た斜視図、図５はその冷却ファンと風量センサの取付前の斜視図、図６は図５の要部拡大図である。

本実施形態のフィルタユニット８には、図示しないフィルタが装着されると共に、通風口１６が設けられて冷却ファン１５が取り付けられる取付壁１７に、当該取付壁１７の両側を連通すると共に風量センサ１８が取り付けられる調節孔１７ａを形成している。そして、上記調節孔１７ａの大きさを調節して、風量センサ１８の検出値と冷却ファン１５の風量とを対応させるようにしている。

上記冷却ファン１５は、ブロアファン（シロッコファンと呼ばれる遠心ファン）で、その吸入口（図示せず）を上記通風口１６に向けて取付壁１７に取り付けられ、吐出口１５ｂには、図示しないダクトが接続されるようになっている。

風量センサ１８は、図７〜図９に模式図で示すように、矢印で示す検出対象風が流入する所定面積の流入口１８ａと、この流入口１８ａから徐々に面積が大きくなって反対面に開口する流出口１８ｂを有して、上記取付壁１７の内側に流出口１８ｂが調節孔１７ａに対応するように取り付けられる。

具体的には、図４〜図６に示すように、風量センサ１８の上辺と右辺を取付壁１７に形成された鉤形の取付枠１７ｂに合わせて、図示しないビス等を風量センサ１８の左下角部に形成された取付孔１８ｃと取付壁１７側に形成された取付孔１７ｃに通して取り付けられる。

上記風量センサ１８の流入口１８ａと流出口１８ｂ間は空洞で、その内面に、後述するような原理や方式で作動するセンサ素子が取り付けられている。

上記調節孔１７ａの大きさは、冷却ファン１５の駆動電圧が使用電圧範囲の最小値に達するまでは風量センサ１８の検出値が０になるように調節される。

具体的には、上記風量センサ１８の使用風速範囲が０〜３．０ｍ／ｓで、冷却ファン１５の使用電圧範囲が５．０〜１３．８Ｖ（風速にして約７．５〜約１５．５ｍ／ｓ）とすると、冷却ファン１５の駆動電圧が５．０Ｖに達するまでは風量センサ１８の検出値が０になるように調節孔１７ａの大きさを調節する。この場合、調節孔１７ａは直径が約１．５ｍｍ程度の細孔になり、これで、風量センサ１８の使用風速範囲（０〜３．０ｍ／ｓ）内で、冷却ファン１５の使用電圧範囲（５．０〜１３．８Ｖ）での風速（約７．５〜約１５．５ｍ／ｓ）を検出できるようになる。

上記風量センサ１８としては、例えばオムロン社製のＭＥＭＳ(Micro-Electro-Mechanical -Systems)フローセンサ素子を用いることができる。このセンサ素子は、シリコン基台に、上部絶縁薄膜と下部絶縁薄膜を形成し、その中心にヒータとサーモパイルを、その外側に周囲温度センサを薄膜形成したものである。流れのない状態では、ヒータを中心とした温度分布が左右対称となり、流れを受けた状態では、ヒータの風上側の温度が低く、風下側の温度が高くなり、温度平衡状態が崩れる。この温度差をサーモパイルの起電力差としてセンシングすることで質量流量に応じた流速を計測することができる。

以上の構成において、冷却ファン１５を駆動すると、その取付壁１７の吸気側（外側）が吐出側（内側）よりも負圧になって、調節孔１７ａには吐出側（内側）から吸気側（外側）へと空気の流れが生じ、この空気流を上述したような風量センサ１８で検出する。このように、冷却ファン１５の駆動によって生じる冷却風そのものの風速（例えば約７．５〜約１５．５ｍ／ｓ）は直接検出せず、取付壁１７に形成した調節孔１７ａを流れる風速（０〜３．０ｍ／ｓ）を検出して、間接的に冷却風の風速を検出するようにしているので、冷却風の威力に左右されることなく冷却風を安定した状態で検出でき、ダストによる検出誤差の抑止効果が得られると共に、限られた使用風速範囲であらゆる冷却ファンに対応することができる。

また、調節孔１７ａを適切な大きさにするだけで風量センサ１８の使用風速範囲内に収めることができ、検証回数を低減させることによるコスト削減効果が期待できる。すなわち、従来は冷却ファンによる冷却風そのものを直接検出対象にしていたので、風量センサの使用風速範囲内に収めるのに膨大な時間が必要であったが、本願発明では、それを低減させることができる。例えば、プロジェクタは使用環境によって冷却ファンの回転数を制御するため、常に風速が変化している。そのため、冷却風そのものを検出対象とすると、風量センサの使用風速範囲内に収まっている場所を探さなければならないことや、冷却風そのものが検出対象であるため、成形品の誤差によって風速が容易に変化してしまうことに対策する必要がある。この結果、検証パラメータ（検証項目）が膨大になってしまう。これに対して、本願発明では、冷却風そのものを直接検出対象としていないため、成形品の成形誤差はほぼ影響せず、また、取り付け位置においても、冷却ファンの回転数が小さい時に、風速を検知しにくいような大きさの調節孔に設定すればよいだけなので、検証回数を低減させることができる。つまり、この低減によって検証時間を削減できるため、結果的にはコスト削減につながる。

また、風量センサ１８は、検出対象風が流入する流入口１８ａと流出する流出口１８ｂを有して、冷却ファン１５の取付壁１７の内側に流出口１８ｂが調節孔１７ａに対応するように取り付けられるものであるから、外気等の影響を受けることなく、より安定した状態で検出できる。

さらに、調節孔１７ａの大きさは、冷却ファン１５の駆動電圧が使用電圧範囲の最小値に達するまでは風量センサ１８の検出値が０になるように調節されるので、風量センサ１８の使用風速範囲をより有効に利用することができる。

図１０は、本願発明の他の実施形態を示す模式図であり、前記実施形態と同一又は相当部分には同一符号を用いている。

本実施形態においては、前述した冷却ファン１５の吐出口１５ｂに接続されるダクト２０に段差２１を形成すると共に、その段差壁２２に、当該段差壁２２の両側を連通すると共に風量センサ１８が取り付けられる調節孔２２ａを形成したものである。そして、前記実施形態と同様に、上記調節孔２２ａの大きさを調節して、風量センサ１８の検出値と前記冷却ファン１５の風量とを対応させたものである。

また、風量センサ１８は、前記実施形態と同様に検出対象風が流入する流入口１８ａと流出する流出口１８ｂを有して、段差壁２２の外側に流出口１８ｂが調節孔２２ａに対応するように取り付けられる。

さらに、調節孔２２ａの大きさは、前記実施形態と同様に冷却ファン１５の駆動電圧が使用電圧範囲の最小値に達するまでは風量センサ１８の検出値が０になるように調節される。

以上の構成において、前記冷却ファン１５を駆動してダクト２０に冷却風が流れると、、ダクト２０の段差壁２２の内側に乱流Ｒが生じて外側よりも負圧になって、調節孔２２には外側から内側へと空気の流れが生じ、この空気流を風量センサ１８で検出することで、前記実施形態と同様に、冷却風の威力に左右されることなく冷却風を安定した状態で検出でき、ダストによる検出誤差の抑止効果が得られると共に、限られた使用風速範囲であらゆる冷却ファンに対応できる。

また、風量センサ１８は、前記実施形態と同様に検出対象風が流入する流入口１８ａと流出する流出口１８ｂを有して、段差壁２２の外側に流出口１８ｂが調節孔２２ａに対応するように取り付けられるものであるから、ダクト２０内の冷却風の影響を受けずに、より安定した状態で検出できる。

さらに、調節孔２２ａの大きさは、前記実施形態と同様に冷却ファン１５の駆動電圧が使用電圧範囲の最小値に達するまでは風量センサ１８の検出値が０になるように調節されるので、風量センサ１８の使用風速範囲をより有効に利用することができる。

なお、図１０では、冷却風の流れる方向にダクト２０の径が小さくなる段差２１を形成したが、逆に冷却風の流れる方向にダクト２０の径が大きくなる段差を設けても良い。すなわち、図１０の冷却風の流れの向きを逆にしたような状態の段差であっても良い。

なお、上記各実施形態では、投写型映像表示装置として光変調素子に液晶パネルを用いた液晶プロジェクタを示したが、他の映像光生成系を備える投写型映像表示装置においても本願発明を適用することができる。例えば、ＤＬＰ（Digital Light Processing；テキサス・インスツルメンツ（TI）社の登録商標）方式のプロジェクタにおいても本願発明を適用することができる。

また、高輝度化が進んでいる液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置においては、前述したように、発熱による光学部品の寿命低下を抑制するために、強い冷却風が得られる冷却ファンを用いなければならない現状があるので、上述したような冷却風量検出装置は、このような投写型映像表示装置に適用して特に有効であるが、冷却風を制御する必要がある各種の電子機器等に適用しても、上述したとほぼ同様の作用効果が期待できる。

本願発明に係る投写型映像表示装置の一実施形態である液晶プロジェクタの全体構成を示す斜視図で、前方斜め上から見た外観斜視図。 同じく、吸気口の蓋体を開放した状態を後方斜め上から見た斜視図。 同じく、上ケース等を取り外して内部が見えるようにした状態を前方斜め上から見た斜視図。 本実施形態におけるフィルタユニットと冷却ファン（ブロアファン）を内側から見た斜視図。 同じく、その冷却ファンと風量センサの取付前の斜視図。 図５の要部拡大図。 風量センサを模式的に示した斜視図。 同じく、その正面図と側面図と背面図。 同じく、風量センサと取付壁の調節孔を模式的に示す斜視図。 本願発明の他の実施形態を示す模式図。

符号の説明

１ 液晶プロジェクタ
２ 本体ケース
２ａ 上ケース
２ｂ 下ケース
３ 投写レンズ
６ 吸気口
８ フィルタユニット
９ 排気口
１１ 光源ランプユニット
１２ 光学系
１３ 電源ユニット
１４ 排気ファン
１５ 冷却ファン（ブロアファン）
１５ｂ 吐出口
１６ 通風口
１７ 取付壁
１７ａ 調節孔
１７ｂ 取付枠
１７ｃ 取付孔
１８ 風量センサ
１８ａ 流入口
１８ｂ 流出口
１８ｃ 取付孔
２０ ダクト
２１ 段差
２２ 段差壁
２２ａ 調節孔

Claims (6)

1. 通風口が設けられて冷却ファンが取り付けられる取付壁に、当該取付壁の両側を連通すると共に風量センサが取り付けられる調節孔を形成し、この調節孔の大きさを調節して、前記風量センサの検出値と前記冷却ファンの風量とを対応させたことを特徴とする冷却風量検出装置。
2. 前記風量センサは、検出対象風が流入する流入口と流出する流出口を有して、前記取付壁の内側に前記流出口が前記調節孔に対応するように取り付けられることを特徴とする請求項１記載の冷却風量検出装置。
3. 冷却ファンの吐出口に接続されるダクトに段差を形成すると共に、その段差壁に、当該段差壁の両側を連通すると共に風量センサが取り付けられる調節孔を形成し、この調節孔の大きさを調節して、前記風量センサの検出値と前記冷却ファンの風量とを対応させたことを特徴とする冷却風量検出装置。
4. 前記風量センサは、検出対象風が流入する流入口と流出する流出口を有して、前記段差壁の外側に前記流出口が前記調節孔に対応するように取り付けられることを特徴とする請求項３記載の冷却風量検出装置。
5. 前記調節孔の大きさは、前記冷却ファンの駆動電圧が使用電圧範囲の最小値に達するまでは前記風量センサの検出値が０になるように調節されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の冷却風量検出装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の冷却風量検出装置を冷却ファンに備えて、光源ランプから照射された光を映像信号に基づき変調し、変調された映像光を拡大投写することを特徴とする投写型映像表示装置。